PROGETTO BLUFIBER
Il problema delle perdite idriche in Italia rappresenta una sfida significativa per la gestione sostenibile della risorsa acqua. La rete idrica italiana, spesso obsoleta e mal manutenuta, è causa di una percentuale elevata di acqua non fatturata che si perde prima di raggiungere i consumatori. Questo fenomeno, noto come perdite idriche, comprende sia le perdite reali (fughe da condotte, giunzioni, e rubinetti) sia le perdite apparenti (errori di misurazione, furti d’acqua). Le cause sono molteplici: infrastrutture vetuste, mancanza di investimenti adeguati nella manutenzione e nel rinnovo delle reti, gestione frammentata del servizio idrico tra diversi enti locali, e insufficiente applicazione di tecnologie avanzate per il monitoraggio e la riduzione delle perdite. Questo non solo comporta un considerevole spreco di una risorsa naturale preziosa, ma incide anche economicamente sui gestori dei servizi idrici e sui consumatori, aumentando i costi per la distribuzione dell’acqua. Affrontare efficacemente il problema richiede un impegno congiunto tra investimenti in infrastrutture moderne, adozione di tecnologie innovative per la rilevazione delle perdite, e un approccio più integrato e sostenibile nella gestione delle risorse idriche. Il progetto BlueFiber nasce dalla collaborazione tra AcegasApsAmga gruppo HERA, concessionario del Servizio Idrico Integrato operante nell’Ambito Orientale Triestino e la Società K-optic, start up operante nello sviluppo di tecnologie di monitoraggio impiantistico basate sull’utilizzo di fibre ottiche. Il progetto è incentrato sulla sperimentazione della tecnologia DAS per il monitoraggio delle reti idriche e rappresenta, a conoscenza degli Autori, la prima applicazione sul territorio italiano di questa tecnologia innovativa in cui l’interferometria ottica viene applicata alla luce laser che viaggia all’interno di una fibra ottica per misurare la deformazione (strain) o la velocità di deformazione (strain-rate) in diverse posizioni lungo la fibra con il fine di identificare eventuali vibrazioni indotte da perdite idriche dalle tubazioni limitrofe. Il progetto si colloca nell’ambito di una serie di importanti azioni avviate dalla Società AcegasApsAmga mirate al monitoraggio delle perdite a livello acquedottistico per una gestione più efficiente e sostenibile del Servizio Idrico Integrato. La Regione Friuli-Venezia Giulia ha concesso a titolo non oneroso e temporaneo una fibra ottica relativa all’infrastruttura posata e gestita nella tratta di interesse da parte di INSIEL Spa per il periodo necessario a portare a termine le ricerche. Il progetto prevede la sperimentazione per il monitoraggio dell’adduttrice idrica “900” posata lungo la SS14/SR14 Strada Costiera di Trieste, di un tratto di rete di distribuzione sempre in gestione ad AcegasApsAmga S.p.A. e di una piccola porzione nel territorio di Monfalcone gestito da IRISACQUA. Nello specifico viene sfruttata l’esistente infrastruttura in fibra gestita da Insiel ubicata in parallelismo alla condotta DN 900. L’obiettivo principale del progetto è testare a campo una tecnica innovativa di monitoraggio in continuo delle condotte idriche finalizzata alla ricerca perdite, che possa essere applicata in maniera complementare alle tecnologie attualmente utilizzate (distrettualizzazione, ricerca perdite acustica, ecc) ma che consente un controllo puntuale e permanente delle perdite idriche.
I sensori a fibra ottica (OFS) offrono, infatti, diversi vantaggi rispetto a quelli standard, quali ampio raggio operativo, facilità di multiplexing, piccole dimensioni, immunità a interferenze elettromagnetiche e resistenza a temperature estreme (Palmieri et al., 2022). Tra le diverse varianti di OFS, i sensori a fibra ottica distribuiti (DOFS) sono strumenti unici, non paragonabili ad alcun’altra tecnologia attualmente disponibile per il monitoraggio in ambienti dove l’estensione geografica o la densità dei punti di rilevamento è elevata. I DOFS sfruttano uno dei tre possibili meccanismi di diffusione (scattering) che si verificano nelle fibre ottiche, ovvero quelli di Raman, Brillouin e Rayleigh. Illuminando la fibra ottica con una luce ben calibrata e misurando nel tempo le piccole quantità di potenza luminosa retro-diffusa risultanti, i DOFS consentono di effettuare una misura distribuita di vari parametri fisici lungo il percorso dove la fibra è dispiegata, convertendo nella pratica un filamento di fibra in una concatenazione di sensori indipendenti che possono essere interrogati individualmente. Il numero di questi punti di rilevamento può facilmente superare alcune decine di migliaia, distribuiti su distanze che possono variare da pochi metri a molte decine di chilometri (Palmieri et al., 2022). Il termine DAS (Distributed Acoustic Sensing, spesso anche DVS Distributed Vibration Sensing), si riferisce a qualunque metodologia in cui l’interferometria ottica viene applicata alla luce laser che viaggia all’interno di una fibra ottica per misurare la deformazione (strain) o la velocità di deformazione (strain-rate) in diverse posizioni lungo la fibra. L’interrogatore DAS, individuato tra i pochi presenti nel mercato internazionale, ha la particolarità di inviare una coppia di impulsi ottici in tempi distinti e confrontare la diversa fase ottica che intercorre tra di essi. In questo modo l’interrogatore è “nativamente” sensibile alla velocità di variazione del movimento della fibra, o più precisamente alla velocità delle particelle nella fibra. Questo approccio ha il vantaggio di avere una elevata sensibilità alle frequenze acustiche o udibili. Sostanzialmente l’unità DAS fa in modo che la fibra si comporti come migliaia di sensori di vibrazioni, o microfoni, distribuiti su molti chilometri, senza elettronica o hardware come aggiuntivi. La tecnologia si inserisce in un quadro di tecnologie complementari finalizzate al monitoraggio delle reti idriche ed alla ricerca perdite (es. ricerca acustica, distrettualizzazione, sensoristica). I dati raccolti dall’analizzatore DAS sono inoltrati ad una piattaforma informatica, fornita temporaneamente da un nostro fornitore. K-Optic intende sviluppare una piattaforma web proprietaria, dotata di algoritmi avanzati di analisi dati, potenzialmente basati su tecniche di AI, con lo scopo di gestire una notevole mole di dati e fornire i KPI gestionali e normativi richiesti dai clienti.
PROGETTO SEWERFIBER
Il progetto prevede la sperimentazione della tecnologia di monitoraggio termo-spazio-temporale mediante fibra ottica del refluo fognario per l’individuazione delle variazione termiche indotte da immissioni anomale in fognatura, quali scarichi ed allacci abusivi, infiltrazioni da falda freatica o canali, ecc. Una prima sperimentazione era stata eseguita presso una porzione di rete fognaria gestita da AcegasAPSAmga, durante la tesi MBA a Trieste da parte di un socio di Idrostudi. Il progetto prevede la sperimentazione su una porzione della rete fognaria gestita da ETRA S.p.A. per la localizzazione degli allacci illeciti dei pluviali alla rete fognaria di tipo nero. Tale fognatura era già stato oggetto di uno studio delle portate fluenti a cura di Idrostudi e questa sperimentazione consentirebbe al cliente di individuare con precisione l’ubicazione delle anomalie. Il sistema di localizzazione delle infiltrazioni è basato sull’impiego della fibra ottica (Henderson et al.
Mamer et al.
Tyler et al.
De Jong et al.
Selker et al.)
e sulla sua capacità di misurare i valori della temperatura una volta alimentata con un raggio laser generato dall’interrogator di tipo DTS. Le infiltrazioni saranno quindi identificate tramite la variazione di temperatura che inducono nel refluo presente in fognatura (Maryam
Hoes et al.
Pazhepurackel). Generalmente il refluo civile e/o industriale generato dalle attività antropiche è caratterizzato da una temperatura più elevata di quella delle acque parassite (acque di falda e/o meteoriche). L’ingresso delle acque parassite produce quindi una variazione della temperatura tanto più accentuata quanto più prossimi si è al punto d’ingresso. La possibilità di misurare la temperatura nello spazio, con una discretizzazione dell’ordine di circa 1 metro, e nel tempo con un passo temporale dell’ordine dei minuti, consente di avere una visione completa delle variazioni della temperatura sia nello spazio che nel tempo consentendo quindi la localizzazione precisa delle infiltrazioni esistenti. I dati saranno raccolti dall’analizzatore ed inoltrati ad una piattaforma informatica opportunamente sviluppata per l’elaborazione degli stessi. Gli algoritmi che si andranno a sviluppare avranno, infatti, lo scopo di gestire una notevole mole di dati, ed individuare i punti di infiltrazione tramite l’analisi delle variazioni di temperatura che si avranno nello spazio e nel tempo. La conoscenza strutturale della rete (andamento geometrico, dimensione delle condotte, ecc.), che sarà fornita dai clienti, e i risultati relativi all’identificazione dei punti d’infiltrazione delle acque parassite saranno elaborati dalla piattaforma sviluppata con lo scopo di definire gli interventi, il costo e la priorità degli stessi necessari al superamento delle esistenti criticità.
